Question

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩被譽(yù)為“合金的維生素”．為回收利用含釩催化劑（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性殘?jiān)�），科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝．
己知：V可形成VO²⁺、VO₂⁺、VO₃^-等多種離子；部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如下表所示：

物質(zhì)	VOSO4	V2O5	NH4VO3	（VO2）2SO4
溶解性	可溶	難溶	難溶	易溶

該工藝的主要流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題
（1）工業(yè)上常用鋁熱反應(yīng)法由V₂O₅冶煉金屬釩，請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（2）反應(yīng)①的離子方程式是

 

．
（3）在反應(yīng)②中，每生成1mol（VO₂）₂SO₄轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為

 

．
（4）在離子交換過(guò)程中，發(fā)生可逆反應(yīng)VO₂⁺+2OH^-?VO₃^-+H₂O．
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K 的表達(dá)式為

 

．
（5）反應(yīng)③充分反應(yīng)后，分離出NH₄VO₃的實(shí)驗(yàn)所需主要玻璃儀器為

 

，為保證產(chǎn)品純度，還應(yīng)進(jìn)行的操作名稱是

 

．

Answer 1

分析：（1）鋁熱反應(yīng)中，高溫條件下，鋁和氧化物反應(yīng)生成氧化鋁和另外的金屬單質(zhì)；
（2）根據(jù)溶解性表知，濾渣是V₂O₅，酸性條件下，V₂O₅和亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成VOSO₄；
（3）VOSO₄有強(qiáng)氧化性，能把氯酸鉀氧化，自身被還原成（VO₂）₂SO₄，根據(jù)（VO₂）₂SO₄和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（4）化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；
（5）根據(jù)過(guò)濾操需要的儀器選擇，為防止有可溶性的雜質(zhì)要進(jìn)行洗滌．

解答：解：（1）鋁和五氧化二釩發(fā)生鋁熱反應(yīng)的方程式為：3V₂O₅+10Al 

高溫  .

6V+5Al₂O₃，故答案為：3V₂O₅+10Al 

高溫  .

6V+5Al₂O₃；
（2）根據(jù)溶解性表知，濾渣是V₂O₅，酸性條件下，V₂O₅和亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成VOSO₄，離子反應(yīng)方程式為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：V₂O₅+SO₃^2-+4H⁺═2VO²⁺+SO₄^2-+2H₂O；
（3）2VOSO₄→（VO₂）₂SO₄，每生成1mol（VO₂）₂SO₄轉(zhuǎn)移2N_A個(gè)電子，故答案為：2N_A；
（4）K=

c(VO3-)

c2(OH-)．c(VO2+)

，故答案為：

c(VO3-)

c2(OH-)．c(VO2+)

；
（5）分離不溶性固體和液體采用過(guò)濾的方法，過(guò)濾過(guò)程中需要的玻璃儀器有：玻璃棒、漏斗、燒杯，為防止有可溶性的雜質(zhì)要進(jìn)行洗滌沉淀，
故答案為：玻璃棒，漏斗，燒杯；沉淀洗滌．

點(diǎn)評(píng)：本題考查離子方程式的書(shū)寫(xiě)、鋁熱反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，注意化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中不能含有固體或純液體，為易錯(cuò)點(diǎn)．